基于流动场协同原理的采空区气力充填发送罐优化设计

修书董^1,2，陈文义^1,2，孙姣^1,2,3，王燕丰^1,2

1. 河北工业大学过程装备与控制工程系2. 河北工业大学工程流动与过程强化研究中心3. 天津大学机械学院力学系

摘 要：为提高矿山采空区气力充填效率,对以粉煤灰为填充材料的气力填充发送罐进行研究。发送罐作为气力填充系统的核心装置,其结构参数直接影响填充性能。基于流动场协同的减阻理论,对上引式发送罐的几何尺寸和关键结构进行优化设计,并使用欧拉双流体模型分析其对出料特性的影响。结果表明:出料管增设吸嘴有助于提高协同角和出料量,在吸嘴尺寸R/r为1.2左右时达到出料峰值;出料管吸嘴与入口的距离和发送罐半顶角对出料影响的变化趋势一致,呈先增大后减小,分别在距离h=55mm和θ′=18°时达到出料峰值;发送罐结构优化后,提高了出料量的20%。针对输送出现的问题,可进行相应的结构参数优化,提高设备性能。

关键词：采空区;气力填充;发送罐;粉煤灰;结构优化;数值模拟;